Fisiología Cardiovascular y Respiratoria

Resumen de Fisiología Cardiovascular y Respiratoria

Esta guía proporciona una visión general de los sistemas cardiovascular y respiratorio, explicando cómo funcionan en condiciones normales y cómo interactúan para mantener la homeostasis del cuerpo. Cubriremos desde la electrofisiología cardíaca hasta la mecánica ventilatoria, el transporte de gases y la regulación de la presión arterial, integrando estos conceptos para comprender su aplicación en situaciones fisiológicas.

Electrofisiología Cardíaca

• Células Autorítmicas y Contractiles: El corazón posee dos tipos principales de células: las autorítmicas, que generan impulsos eléctricos espontáneamente, y las contractiles, que responden a estos impulsos para producir la contracción. Las células autorítmicas se encuentran en el nodo sinoauricular (SA) y el nodo auriculoventricular (AV).
• Fases del Potencial de Acción:
  • Células Autorítmicas: Estas células tienen un potencial de membrana inestable que se despolariza gradualmente hasta alcanzar el umbral, gracias a canales iónicos específicos. No tienen un potencial de reposo estable.
  • Células Contractiles: Su potencial de acción se divide en fases:
    • Fase 0 (Despolarización): Entrada rápida de $Na^+$.
    • Fase 1 (Repolarización Inicial): Salida de $K^+$.
    • Fase 2 (Meseta): Entrada de $Ca^{2+}$ y salida de $K^+$.
    • Fase 3 (Repolarización): Salida masiva de $K^+$.
    • Fase 4 (Reposo): Mantenimiento del potencial de membrana en reposo.
• Períodos Refractarios:
  • Período Refractario Absoluto (PRA): Durante este período, la célula es completamente incapaz de generar un nuevo potencial de acción, sin importar la magnitud del estímulo.
  • Período Refractario Relativo (PRR): Un estímulo suficientemente fuerte puede desencadenar un potencial de acción.

Acoplamiento Excitación-Contracción

• El impulso eléctrico que se propaga a través de las células contractiles del corazón causa la entrada de $Ca^{2+}$ desde el líquido extracelular y la liberación de $Ca^{2+}$ desde el retículo sarcoplásmico. Este aumento de $Ca^{2+}$ intracelular permite la unión de la actina y la miosina, lo que resulta en la contracción muscular.

Velocidad de Conducción y Excitabilidad

• La velocidad de conducción del impulso eléctrico varía en diferentes partes del corazón. Es más rápida en el sistema de His-Purkinje, lo que asegura una contracción ventricular coordinada. La excitabilidad se refiere a la capacidad de una célula para responder a un estímulo y generar un potencial de acción.

Contractilidad, Precarga y Poscarga

• Contractilidad: Es la fuerza de contracción del corazón independiente de la precarga o la poscarga. Aumenta con la estimulación del sistema nervioso simpático y con ciertos fármacos.
• Precarga: Es el grado de estiramiento de las fibras musculares cardíacas al final de la diástole (volumen telediastólico). A mayor precarga, mayor fuerza de contracción (Ley de Frank-Starling).
• Poscarga: Es la resistencia que debe vencer el ventrículo para expulsar la sangre durante la sístole. A mayor poscarga, menor volumen de eyección.

Gasto Cardíaco

• El gasto cardíaco (GC) es el volumen de sangre bombeado por el corazón por minuto. Se calcula como: $GC = Frecuencia Cardíaca (FC) \times Volumen Sistólico (VS)$
• La frecuencia cardíaca está regulada por el sistema nervioso autónomo y factores hormonales, mientras que el volumen sistólico está influenciado por la precarga, poscarga y contractilidad.

Gráfico Presión-Volumen

• Este gráfico representa las fases del ciclo cardíaco:
  • Llenado Ventricular: Aumento de volumen con baja presión.
  • Contracción Isovolumétrica: Aumento de presión sin cambio de volumen.
  • Eyección: Disminución de volumen con alta presión.
  • Relajación Isovolumétrica: Disminución de presión sin cambio de volumen.
• Las variaciones en la carga (precarga y poscarga) modifican la forma del lazo presión-volumen, indicando cambios en la función cardíaca.

Hemodinámica

• La hemodinámica estudia la relación entre el flujo sanguíneo, la presión y la resistencia en los vasos sanguíneos. La ley de Ohm aplicada a la circulación es: $Flujo = \frac{Presión}{Resistencia}$
• La resistencia periférica total (RPT) está regulada por el diámetro de los vasos sanguíneos, la viscosidad de la sangre y la longitud de los vasos.

Ciclo Cardíaco Completo

• Fases: Sístole (contracción) y diástole (relajación). Cada fase se subdivide en etapas específicas.
• Ruidos Cardíacos:
  • S1: Cierre de las válvulas AV (mitral y tricúspide) al inicio de la sístole.
  • S2: Cierre de las válvulas semilunares (aórtica y pulmonar) al inicio de la diástole.
• Relación con el ECG: El ECG registra la actividad eléctrica del corazón y se correlaciona con las fases del ciclo cardíaco. La onda P representa la despolarización auricular, el complejo QRS la despolarización ventricular y la onda T la repolarización ventricular.

Presión Arterial

• Valores Normales: Aproximadamente 120/80 mmHg.
• Control Nervioso y Hormonal:
  • Sistema Nervioso Simpático: Aumenta la frecuencia cardíaca, la contractilidad y la vasoconstricción.
  • Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona (SRAA): Regula el volumen sanguíneo y la vasoconstricción.

Mecanismos Reflejos

• Barorreceptores: Detectan cambios en la presión arterial y envían señales al centro cardiovascular en el bulbo raquídeo para regular la frecuencia cardíaca, la contractilidad y la resistencia periférica.

Tipos de Células Sanguíneas y sus Funciones

• Glóbulos Rojos (Eritrocitos): Transporte de oxígeno.
• Glóbulos Blancos (Leucocitos): Defensa inmunológica.
• Plaquetas (Trombocitos): Coagulación sanguínea.

Hematopoyesis

• Proceso de formación de las células sanguíneas en la médula ósea a partir de células madre hematopoyéticas.

Hemostasia

• Proceso de coagulación y reparación vascular que incluye la vasoconstricción, la formación del tapón plaquetario y la cascada de coagulación.

Inmunidad Innata y Adaptativa

• Inmunidad Innata: Respuesta rápida y no específica a patógenos.
• Inmunidad Adaptativa: Respuesta específica y de memoria a patógenos.

Mecánica Ventilatoria

• La ventilación pulmonar se produce por cambios de presión en la cavidad torácica que permiten la entrada y salida de aire de los pulmones. Los músculos respiratorios, como el diafragma y los músculos intercostales, juegan un papel crucial.

Volúmenes y Capacidades Pulmonares

• Volúmenes: Volumen corriente, volumen de reserva inspiratorio, volumen de reserva espiratorio y volumen residual.
• Capacidades: Capacidad vital, capacidad inspiratoria, capacidad residual funcional y capacidad pulmonar total.
• Espirometría: Técnica para medir los volúmenes y capacidades pulmonares.

Ventilación Alveolar y Perfusión

• La ventilación alveolar se refiere al volumen de aire fresco que llega a los alvéolos por minuto. La perfusión es el flujo sanguíneo que llega a los capilares pulmonares. El equilibrio entre ventilación y perfusión es esencial para el intercambio gaseoso eficiente.

Sustancia Surfactante

• Reduce la tensión superficial en los alvéolos, facilitando la expansión pulmonar y previniendo el colapso alveolar.

Patrones Respiratorios

• Enfermedades Obstructivas: Aumento de la resistencia al flujo aéreo (ej., asma, EPOC).
• Enfermedades Restrictivas: Reducción de la capacidad pulmonar (ej., fibrosis pulmonar).

Curva de Disociación O₂–Hb

• Describe la relación entre la presión parcial de oxígeno ($PO\_2$) y la saturación de hemoglobina ($SaO\_2$). Factores como el pH, la temperatura y la presión parcial de dióxido de carbono ($PCO\_2$) afectan la afinidad del oxígeno por la hemoglobina (Efecto Bohr).

Transporte de Gases en Sangre

• Oxígeno: Se transporta principalmente unido a la hemoglobina en los glóbulos rojos.
• Dióxido de Carbono: Se transporta como bicarbonato, disuelto en plasma o unido a la hemoglobina.

Propiedades Mecánicas Pulmonares

• Distensibilidad: Facilidad con la que los pulmones se expanden.
• Elasticidad: Capacidad de los pulmones para retornar a su volumen original después de la expansión.
• Retroceso Elástico: Fuerza que tiende a colapsar los pulmones.
• Resistencia de Vías Aéreas: Resistencia al flujo de aire en las vías respiratorias.

Integración Cardiovascular y Respiratoria

• Relación entre Electrofisiología Cardíaca, Contracción y Presión Arterial: Una arritmia puede afectar la contracción cardíaca y, por lo tanto, el gasto cardíaco y la presión arterial. Por ejemplo, una fibrilación auricular puede disminuir el gasto cardíaco debido a la contracción descoordinada de las aurículas.
• Relación entre Mecánica Ventilatoria, Control Respiratorio y Transporte de Gases: La hipoxia puede estimular el centro respiratorio en el bulbo raquídeo, aumentando la frecuencia y la profundidad de la respiración para mejorar la oxigenación. Durante el ejercicio, la ventilación aumenta para satisfacer la mayor demanda de oxígeno y eliminar el dióxido de carbono producido por los músculos.

Conclusión

En resumen, los sistemas cardiovascular y respiratorio trabajan en conjunto para mantener la homeostasis del cuerpo. La electrofisiología cardíaca, la mecánica ventilatoria y el transporte de gases son procesos fundamentales que se integran para asegurar el suministro de oxígeno y la eliminación de dióxido de carbono. La comprensión de estos mecanismos es esencial para abordar situaciones fisiológicas y patológicas.